V80系列PLC在节能行业的应用

摘要：本文介绍了V80系列PLC在节能行业中的应用情况，重点阐述了V80节能专用PLC如何与GPRS的整合，并针对整厂节能和灯光节能分别给出相对应的方案。

关键词：PLC 功率因数 GPRS DTU

相关设备和行业：灯光节能、整厂节能、注塑机节能、空压机节能

1、引言
　　随着中国经济的蓬勃发展，我国单位GDP能耗与欧美发达国家的差距越来越大，引起了中央的极大的关注，十一五规划更是将“建立全社会的可持续发展能效目标”和“向低能耗方向有效调整产业结构”作为重中之重。
目前相当多的整厂节能、路灯节能、楼宇节能采用调压节能的方式，德维森公司生产的V80节能专用PLC——V80-C18DRMA-LD正是为节能行业专门开发的专用PLC。
2、节能方案：
　　2.1、灯光节能器的原理如下：
　　电压会随用电的峰谷而波动，路灯在输入电压低于UMIN和大于UMAX时发光率会降低，线路损耗和灯具热耗等无功功耗会加大。引入路灯控制器，对路灯输入电压/电流进行检测，并对路灯的供给电源进行一个合理控制，从而使得能够最大程度的节省电能。
同时节能器还起到一个智能控制的功能，当天黑后能自动的把灯打开，并根据不同的策略进行路灯的分组开关。因为各个地方的经纬度不同，冬天和夏天的天黑时间也各不相同。因此要根据不同的地区设置不同的开关灯策略。
　　比方说黑龙江，在夏天在晚上7点左右开灯，而冬天在下午4点开灯，为了满足不同地区不同时段的不同策略，一般需要将全年分成24个以上的段，不同的时间段使用不同的开关灯策略。
一般路灯节能都希望能在远方对现场的数据进行监控，同时本地也需要各种参数的显示，便于用户的调试。目前采用的方式多是RTU或者GPRS DTU为主，其中后者相对而言在成本上更低，在可用性方面也更好。
　　2.2、整厂节能的实现方式与灯光节能原理上比较类似，只不过增加了对功率因数的补偿和监控；同时整厂节能对于节能前与节能后的能耗比也需要有计录和比较，比方说在节能前，全厂耗电为13万度/月，节能后全厂的耗电为10万度/月，同时功率因数也比之前升高了，这些都需要有相关的记录和分析，同时数据要能得到用户的认同。
　　2.3、变频节能，原理上是根据对电机转速的调整来达到节能的效果，如注塑机节能、空压机节能等。
　　针对灯光节能、整厂节能、变频节能的需求，德维森公司开发的C18DRMA-LD专用PLC把所有调压调速节能需要的功能都集成进来了。包括市电的电压、电流采集、调压节能器的控制、可选的多种远程通讯方式、实时时钟、本地的7段数码管显示和LCD显示可选、本地的轻触按键和PVC按键可选。同时C18DRMA-LD还保留了PLC原有的所有特性，包括超强的抗干扰能力、梯形图可编程能力、各种标准的通信和IO接口、带掉电保持的RAM区等。

　　如上图所示PLC根据采集到的市电电压和不同的节能策略调节节能调压器的输出，同时可以通过GPRS的DTU上网，将现场的数据传给远方的上网的电脑，远方的监控电脑就可以对现场的策略进行控制和调整。
3、C18DRMA-LD的特点：
3.1市电采集
　　大多数PLC的CPU模块本身带模拟量的相当少，而路灯节能需要的模拟量数量相当多，如果是中高档的节能控制通常需要7路模拟量，这造成了成本的上升。
C18DRMA-LD最多可以采集7路模拟量信号，这样就可以满足大多数用户的需要，通常的节能控制器只需要2路模拟量信号，一路市电电压和一路电流信号，而在整厂节能和大型的路灯节能器需要采集3路电压和1路或者4路电流信号，这样C18DRMA-LD都可以轻松应付。
7模拟量输入信号的类型包括：±10V、±20mA、热电阻等
3.2功率因数计算
　　对于整厂节能，功率因数的测量是必不可少的，目前还没有那一家的PLC支持功率因数的换算，如果用单片机开发则会面临周期太长和精度太低的问题。
C18DRMA-LD的模拟量输入可以支持交流信号输入，同时AD转换速率更高达300K，可以轻松的满足市电50HZ的功率因数计算，能同时计算三相市电的功率因数，并将数据上传供用户分析。
3.3实时时钟
　　大多数的节能厂商都采用独立的实时时钟控制器，这造成了成本的上升和可靠性的下降。
C18DRMA-LD内带实时时钟，包括年、月、日、时、分、秒、周，用户可以很方便的利用实时时钟开发出各种不同的策略。
3.4支持双通信口，支持各种标准的通讯协议
　　目前的节能控制对于通信和监控的要求越来越高，大多数的路灯节能要求可以在远方进行控制和调整控制参数，同时相当多的用户还需要能在现场接屏进行监控，因为各家RTU与屏的通信协议不同，造成节能厂商的开发难度大大增加。
　　C18DRMA-LD带有RS232和RS485两个通信口，两个口都支持MODBUS从协议，RS485更是支持MODBUS主协议和FREE协议，用户可以很方便的利用这两个通信口与各种不同通信装置进行通信，比方说GSM、GPRS DTU、MODEM，另外还可以与各种显示屏、监控软件、组态软件进行通信。最后这两个通信口还能对各种第三方的表计或者变频器进行监控，从而达到整合的目的。
3.5支持多机联网
　　路灯节能控制器因为单控制器的控制量有限，需要多台控制器联网进行监控。
　　多台C18DRMA-LD可通过RS485联网，交换数据，并可共用同一台GPRS与远端服务器通讯。
3.6本身带人机接口
　　C18DRMA-LD带多种7段数码管显示或者LCD液晶屏显示，用户可以在PLC内编程设置显示的内容。同时带键盘接口，最多支持4*4的键盘矩阵，可以选用PVC薄膜按键或都轻触按键等。
3.7兼容标准V80 PLC的所有软件和功能
　　大多数节能控制器都不支持可编程，造成无法做到升级和现场维护。
　　C18DRMA-LD支持梯形图编程，支持掉电保持功能，支持在线编程功能，支持远程监控功能等，总之所有PLC有的功能C18DRMA-LD都有，C18DRMA-LD是在标准的PLC平台上开发的。
3.8可靠性和电磁兼容能力强
　　节能控制器控制的是强干扰的大感性负载，如何提升系统的抗干扰能力成为了系统设计者最伤脑筋的问题。
　　而PLC与其它用单片机开发的控制板之间的区别在于PLC是一个通用的工控平台，不光是在是软件、通信、接口方面是标准的，其电磁兼容、环境测试也都是按标准做的，V80的全系列产品均通过了CE认证，可以从各方面满足客户的需要。
3.9宽温工作范围
　　针对北方用户室外使用的需要，C18DRMA-LD可以在-40~60℃的宽温范围内进行工作，并保证性能与可靠性。
4、总结：
　　德维森作为国内最有实力的中、小型PLC供应商，顺应市场的需求开发的C18DRMA-LD是一款节能专用PLC，德维森可以为用户提供包括周边设备在内的一整套电气解决方案，已有多家大型的节能设备厂商选用德维森的C18DRMA-LD，大家对C18DRMA-LD的可靠性、专用性和灵活性都赞不绝口。